蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 王東

1 建立模型

碳罐的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，文章選取其中一種結(jié)構(gòu)（如圖1所示）進(jìn)行建模仿真。

圖1

建模結(jié)果如圖2 所示。汽油的主要成分是正辛烷，分子式為C8H18。汽油蒸氣從碳罐的入口進(jìn)入，依次通過3 個(gè)充滿活性炭的腔室，汽油蒸氣被炭罐內(nèi)的碳捕獲，不會(huì)逃逸到空氣中。

圖2

2 Fluent 軟件設(shè)置

2.1 基本設(shè)置

進(jìn)入General 設(shè)置面板，激活選項(xiàng)Transient。激活能量方程，采用層流（Laminar）計(jì)算。

在組分輸運(yùn)模型設(shè)置中啟用Species Transport 模型，激活選項(xiàng)Wall Surface。

2.2 材料設(shè)置

修改及添加材料，創(chuàng)建四種流體材料：air（空氣）、n-octane（正辛烷）、Open-site、n-octane-site，如圖 3 所示。

圖3

按圖4 所示創(chuàng)建及修改兩種固體材料：Carbon（碳）、aluminum（鋁）。

圖4

2.3 定義計(jì)算區(qū)域

區(qū)域fluid 保持默認(rèn)設(shè)置，設(shè)置多孔介質(zhì)區(qū)域porous-1 的參數(shù)，擇Non-Equilibrium 熱模型后軟件自動(dòng)生成。按照設(shè)置區(qū)域porous-1 的方法，將另外兩個(gè)多孔區(qū)域porous-2 及porous-3 也按照此方法設(shè)置。設(shè)置多孔區(qū)域的速度為Physical Velocity。設(shè)置邊界條件，將入口邊界質(zhì)量流量設(shè)為1e-5 kg/s，設(shè)置入口組分c8h18 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.765。

3 求解計(jì)算

設(shè)置時(shí)間步長為10 s，設(shè)置時(shí)間步數(shù)為2000，點(diǎn)擊按鈕Calculate 開始計(jì)算。部分時(shí)刻c8h18 質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖5 所示。

圖5

4 結(jié)論

（1）短時(shí)間內(nèi)碳罐的結(jié)構(gòu)會(huì)影響汽油的吸收分布情況，在離氣流通道遠(yuǎn)處折角位置，活性炭對汽油蒸氣的吸收較慢。

（2）隨著時(shí)間的推移，碳罐內(nèi)部對汽油蒸氣的吸收布局最終會(huì)趨于均衡。

（3）對于一個(gè)或幾個(gè)聯(lián)通的內(nèi)部含有活性炭的腔室而言，只要時(shí)間足夠長，腔室內(nèi)活性炭對汽油蒸氣的吸收最終會(huì)達(dá)到分布均衡，與腔室的結(jié)構(gòu)無關(guān)。